TIPS & TRICKS: Pomiar prądu przemiennego

ARTYKUŁ W TRAKCIE TWORZENIA

CZYTASZ NA WŁASNE RYZYKO

:-)

Autor: janbernat

Redakcja: Dondu

Młody padawan
Muszę zmierzyć prąd przemienny - jak to zrobić?
Słyszałem że do tego trzeba użyć prostownik.

Problem który trzeba rozwiązać, to problem dot. przemienności prądu.Ponieważ do pomiaru stosować będziesz przetwornik ADC mikrokontrolera, który nie mierzy napięć ujemnych, musimy doprowadzić do sytuacji, gdzie prąd będzie dostosowany do zakresu pomiarowego ADC (w większości przypadków od 0V do +5V).

Rys. To musimy osiągnąć :-)

Cały dowcip polega na tym, aby odwrócić ujemną połówkę prądu i dodać ją do połówki nieodwróconej, bez strat na jakości sygnału mierzonego, nie możemy więc zastosować zwykłego mostka Gretz-a (na czterech diodach), bo zależy nam na tym, aby pomiary były dokładne.

Dlatego zadanie niestety wymaga zbudowania niezbyt skomplikowanego dwupołówkowego prostownika. Jak zwykle układ taki można wykonać na wiele sposobów. Poniżej przygotowałem dla Was wersję zasilaną z jednego napięcia 5V, co jest istotną zaletą tego rozwiązania.

Rys. Dwupołówkowy prostownik do pomiaru prądu przemiennego

Młody padawan
To jest prostownik? Jaki prostownik- tu nie ma żadnej diody!
Dwupołówkowy i w dodatku zasilany tylko z 5V?
Jak on może mierzyć ujemne napięcia?
Jak to może działać?

Tak, to jest prostownik :-) i służy do pomiarów prądu przemiennego płynącego przez bocznik R5.



Jak to działa?

Po pierwsze, nie zadziała na każdy wzmacniaczu. Na pewno nie na popularnym LM358 ani LM224. Potrzebny jest wzmacniacz o dużej wydajności wyjścia pracującego jako sink - czyli zlew.

Po prostu wyjście musi bez problemu wchłonąć prąd jaki pojawi się przy napięciu ujemnym na wyjściu. I to takim, które nie wychodzi z wyjścia wzmacniacza - ale takim nie wiadomo skąd.

Taki wzmacniaczem jest TLC274P - inne także są.


Dodatnia połówka
Załóżmy, że na rezystorze R5 pojawia się napięcie dodatnie np. +10mV. Stąd  na wyjściu wzmacniacza IC2A pojawia się napięcie +100mV, ponieważ jest to wzmacniacz nieodwracający, o wzmocnieniu 10.

Na wyjściu wzmacniacza IC2B pojawi się natomiast napięcie -100mV, bo jest to wzmacniacz odwracający także o wzmocnieniu 10.

Młody padawan
Zaraz, zaraz - a skąd to ujemne napięcie ma się na tym wyjściu pojawić?
Przecież zasilanie ma tylko dodatnie!

Ano właśnie, nic się na tym wyjściu nie pojawi. Ten prąd jaki się pojawi zostanie wchłonięty do masy, bo ten typ wzmacniaczy może to zrobić.




Ujemna połówka
A co będzie gdy na rezystorze R5 pojawi się napięcie ujemne -10mV?

Sytuacja będzie odwrotna, czyli nadmiar prądu z wyjścia wchłonie IC2A, a IC2B odwróci znak napięcia i będzie miał na wyjściu +100mV.


Sumator
IC2C to jest zwykły sumator - raz dodaje napięcie dodatnie nieodwrócone, a raz napięcie ujemne odwrócone na dodatnie, czyli zawsze dodatnie jak w zwykłym mostku Gretz'a, ale bardzo dokładnie odwzorowane.





Uwagi

Wartość rezystora R5 można zwiększyć - wtedy źródłem sygnału może być po prostu przekładnik prądowy, którego wtórne uzwojenie jest podłączone do R5.

Jeśli wartość dopuszczalna obciążenia przekładnika prądowego jest wyższa niż 10oHm - to należy zwiększyć wartość rezystorów R1, R2,R3 i R4.

Autor: janbernat

Redakcja: dondu